量子化学シミュレーション
Quantum Chemistry Simulations


分子は，その構造がまったく変化せず止まっているものではない。時間とともに原子間距離や角度が変化し，分子はたえまなく振動・回転している。また，反応の進行とともに分子の種類が 変化し，構造もそれにともなって変化する。さらに，温度が反応速度に影響を与える。化学反応を理解するためには，また，ある温度における分子集積体の構造や物性を知るためには， ある温度のもとで，分子が時間とともにどのように変化するのかを知る必要がある。

分子の構造やエネルギー，また各原子に働く力は，量子化学の手法に基づいて計算で求めることができる。量子化学の手法に基づいて，ある時間における分子の構造（原子の位置）およ び各原子間に働く力を計算し，その次の時間における分子の構造を，Newtonの運動方程式を 解くことによって求めていく。これはBorn-Oppenheimer 近似に基づいた手法である。これを「量子化学シミュレーション」とよぶことにする。

コンピュータの能力が大きくなったので，各時間における分子のエネルギーや力は，信頼性の高い非経験的分子軌道法（ab initio MO法）を用いて求めながら，分子動力学 （MD）法によって系の時間変化を求めることができるようになってきた。これを ab initio MD simulation と名づけた。この手法を用いることによって，化学反応がある温度でどのように進行していくのか，等々を明らかにすることができる。